原创《自动控制原理的实践课程教学方法改革》
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龙祖强
（衡阳师范学院,湖南 衡阳 421002）
【摘 要】自动控制原理是电子信息类本科专业的一门重要专业基础课程,其实践教学对提高学生的动手能力和创新能力具有重要意义.当前,该门课程的实践教学存在教学内容不合理和教学管理方式粗放等问题.针对学生实际情况、因地制宜地选购教学仪器、自编实验讲义和改革考核方案是提高该门课程的实践教学效果的重要措施.
【关键词】自动控制；实践教学；教学仪器；考核方案
一、自动控制原理的课程性质
目前,许多高校把自动控制原理设置为一门重要的工科专业课程.特别是对于自动控制、电子信息工程、测量与控制技术、机制制造与自动化等本科专业,自动控制原理是必修的专业基础课程.在学习自动控制原理之前,一般应先修完模拟电子技术、数字电子技术、电机拖动技术、传感器技术等先导课.在学习自动控制原理之后,一般还有单片机技术、PLC控制技术、嵌入式系统开发等选修课.若要学好自动控制技术,就不仅要求对上述先导课有一个比较全面的掌握,还要求能够把所学到的控制方法应用于实际应用系统.只有这样,才能深刻理解自动控制原理的基本方法与重要功能,才能激发学生的学习热情,使其学习富有系统性和成就感.因此,自动控制原理是一门重要的专业基础课.
二、实践教学现状与存在问题
目前,大部分高校的电子信息类本科专业均开设了自动控制原理,同时安排一定的实验教学内容.实验内容通常安排6个实验项目,共12课时.为了简化实验教学工作,很少有教师针对学生实际情况自编实验讲义,通常直接使用仪器制造商提供的实验项目说明书.仪器制造商提供的实验项目往往存在实验内容过于简单、知识点单一、与教材内容不匹配等问题.如此开展实验,导致的不良后果是,难以与课堂教学内容匹配与关联,亦难以对重要的应用实例展开针对性的训练,学生实践能力得不到到实质提升.例如,教师在指导一阶系统的阶跃响应测量时,只是机械地要求学生观察输出响应是否在1T时是否上升至63.2%,在3T时是否上升至95%,在4T时是否上升至98%.在实际工作中,经常要求测量一阶惯性环节的时间常数T.然而,许多学生不知道此逆过程即可用来测量时间常数.
三、改进方案
考虑到自动控制原理的重要性,其实践课程安排可考虑做如下改进：
1.选购合适的实验教学仪器.一些学校的仪器采购过程,往往是由学院（系部）的领导提出仪器的要求,然后送学校相关部门审批和招标,其中任课教师很少参与此过程,其发言权被严重削弱.若要真正改变这种情况,学校的管理层应该制定相关政策,提高仪器使用者的发言权,切实倾听他们在采购和验收的意见,以购买到符合教学实际情况的仪器.
2.编写有针对性的实验讲义.教师自编讲义,可以因地制宜地考虑到学生的实际情况、教师自身的知识视野,分配好验证性与综合性实验的比例,有针对性开展一些应用性的实验项目.例如,在做利用积分环节改善控制精度实验的时候,可在实验讲义中先回顾一下模拟电子技术的积分电路及其输入输出特性,以理解它对微小误差的积累功能.然后,根据PID控制方法,利用单片机、Pt100传感器和加热功率管构成一个闭环温度自动控制系统.尽管这样的实验项目只是一个简单的应用系统,但对培养学生实践能力和增强学生的学习兴趣是大有益处的.
3.改革实践课程考核方案.以前,实验成绩通常是由教师根据学生实验过程表现得出.这是方式容易导致一些滥竽充数的学生,抄袭其他同学的实验数据以应付检查.特别是在两个学生共用一台仪器的时候,这种情况尤其突出.一种比较可行的考核方案是,把最后一个实验项目设计为综合性实验,并直接设置为考核项目.在考核之前1周把实验要求跟学生讲解清楚.不同的学生可以负责不同的设计内容,设计方案允许多样化.在考核过程中,教师不仅考核其调试过程与实验结果,同时考核他们的设计理由,并要求对异常现象的给出解释.尽管是做相同的实验项目,因为不同的小组的设计思路不同,其设计方案不会完全相同.即是相同的方案,做出实验效果亦可能不同.针对不同的实验效果,教师只要简单询问,即可得出学生的真实水平.这种考核方案,只要教师严格执行,就可以真正杜绝学生偷懒与抄袭的毛病.
四、结论
自动控制原理是大多数工科专业的专业基础课,对于学生开发与制作应用系统具有重要意义.在许多地方高校向应用技术型大学转型发展的背景下,其意义显得更加突出.目前,该门课程的实践教学存在诸多问题,比如教学模式比较简单粗放,教学过程管理比较松散、考核方式不合理等.选购适当的教学仪器、编写有针对性的实验讲义和改革考核方式,是提高实践教学效果的有力措施.
【参考文献】
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[3]俞承芳,龚昌国.理科电子信息实验教学课程改革探讨[J].实验技术与管理,2005(03):5-7
（基金项目：2015年湖南省普通高等学校教学改革研究项目：“ICT产教融合”契机下实践类课程教学模式改革与探索——以衡阳师范学院“电子信息工程专业”为例（湘教通〔2015〕291号369）,光电信息技术湖南省应用基础研究基地开放基金项目（GD15K05）,湖南省普通高校光电课程组教学团队项目.）
教学方法论文参考资料：
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